(57)【要約】  直線状の円錐穴部が穿孔された各濾過チューブと、中心支持チューブと、コネクタ／ヘッドキャップとを含む濾過要素。各濾過チューブは、穿孔された表面部分が外向きに面し、残りの非穿孔表面部分が中心支持チューブに隣接するように配置される。濾過媒体は、チューブ状または平坦な金属または合金から作製することができる。特別に設計されたコネクタを用いて、複数の濾過要素をバンドル化することによって、微細固体粒子を液体または気体、または更に液体−気体−固体の三相から濾過するための具体的な要件を満たすことができる。濾過分野における様々な用途にこれらの要素を用いることができる。
2019502539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直径を有し、閉鎖チューブ表面を有する中心支持チューブと、
前記中心支持チューブを取り囲み、それぞれが前記中心支持チューブの前記第１の直径より小さい第２の直径を有する複数の濾過チューブと、を備え、
前記濾過チューブがそれぞれ壁を含み、前記壁が、濾過により液体から固体を取り除くための、前記濾過チューブの表面の周囲の少なくとも半分まで延在する細孔を有し、前記細孔がそれぞれ前記濾過チューブの前記壁の厚みを貫通して延在するとともに円錐形を有し、
前記細孔が前記中心支持チューブの前記閉鎖チューブ表面に対して外向きに面している、濾過要素。
【請求項２】
前記濾過チューブのそれぞれの前記細孔が約０．２５μｍから約１，０００μｍの間の直径を有する、請求項１に記載の要素。
【請求項３】
前記濾過チューブがそれぞれ約１ｍｍから約５０ｍｍの間の内径を有する、請求項１に記載の要素。
【請求項４】
前記濾過チューブがそれぞれ約５０μｍから約２，０００μｍの間の壁厚を有する、請求項３に記載の要素。
【請求項５】
前記濾過チューブがそれぞれ約１００μｍから約１，５００μｍの間の壁厚を有する、請求項４に記載の要素。
【請求項６】
前記濾過チューブがそれぞれ約２００μｍから約１，０００μｍの間の壁厚を有する、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記中心支持チューブが約５ｍｍから約４００ｍｍの間の内径を有する、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項８】
少なくとも、第２の濾過要素に接続された第１の濾過要素と、
前記第１の濾過要素を前記第２の濾過要素に接続するコネクタと、
を備え、
前記第１の濾過要素および前記第２の濾過要素がそれぞれ、
第１の直径を有し、閉鎖チューブ表面を有する中心支持チューブと、
前記中心支持チューブを取り囲み、それぞれが前記中心支持チューブの前記第１の直径より小さい第２の直径を有する複数の濾過チューブと、
を備え、
前記濾過チューブがそれぞれ壁を含み、前記壁が、前記濾過チューブの表面の周囲の少なくとも半分まで延在する穴部を有し、前記穴部がそれぞれ、前記濾過チューブの前記壁の厚みを貫通して延在するとともに円錐形を有し、前記濾過チューブのそれぞれの前記穴部が各濾過要素内の前記中心支持チューブの前記閉鎖チューブ表面に対して外向きに面している、
濾過アセンブリ。
【請求項９】
前記第１の濾過要素および前記第２の濾過要素が互いに対して垂直に積層されている、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記濾過チューブのそれぞれの前記穴部が約０．２５μｍから約１，０００μｍの間の直径を有する、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記濾過チューブがそれぞれ約１ｍｍから約５０ｍｍの間の内径を有する、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記濾過チューブがそれぞれ約５０μｍから約２，０００μｍの間の壁厚を有する、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記濾過チューブがそれぞれ約１００μｍから約１，５００μｍの間の壁厚を有する、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記濾過チューブがそれぞれ約２００μｍからおよそ１，０００μｍの間の壁厚を有する、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記中心支持チューブが約５ｍｍから約４００ｍｍの間の内径を有する、請求項１１に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、米国本出願第１４／９７５，４９８号（２０１５年１２月１８日出願）に基づく優先権を主張するものであり、この米国本出願の開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、液体または気体から超微粒子を濾過するための濾過アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
濾過は、石油やガスの処理から食品加工業に至るまで、様々な産業用の流体（気体または液体）から固体を分離するために典型的に用いられる重要な方法である。濾過に依存するほとんどの工業プロセスにおいては、濾過媒体の取り替え頻度が非常に高く、大幅なコスト増や用いられる濾過媒体の固形廃棄物の処理または回収の問題の発生につながる。
【０００４】
現在、産業用途に利用可能な濾過媒体は多種多様である。普及しているタイプの媒体は、メッシュまたは他のタイプの交織地、または繊維質材料、超硬金属、およびメンブレンのアセンブリである。これらの濾過媒体は濾過方向に沿って蛇行した細孔、すなわち流体通過経路を有する。濾過動作中、これらの蛇行した細孔は、固体粒子が埋め込まれることによって容易に閉塞され、これらの埋め込み粒子は、例えば、バックフラッシングまたは逆洗など任意の方法によって除去することが困難であり、媒体の急速な機能停止につながる。
【０００５】
例えば、ワックス状流体からの固体除去におけるような、高温およびより高圧での一部の重要な用途については、焼結剛性金属メッシュまたは焼結金属粉末媒体が、バックフラッシングとともにしばしば用いられる。細孔の閉塞および／または機械的損傷（特に剛性メッシュタイプの媒体の場合）により、濾過媒体の寿命はかなり短く、濾過媒体の取り替えのために頻繁に装置を停止することになる。
【０００６】
化学反応器、分離塔、および／または一体型機械装置（例えば、石油およびガス産業における）において現場濾過システムが必要になる場合があった。これらの場合、一般的に用いられる濾過方式は、逆洗（バックフラッシング）による再生を容易にするための金属メッシュ媒体からなるチューブタイプのフィルタによるものである。１つの共通する問題は、濾過媒体の閉塞または損傷により、濾過要素の取り替え頻度が高いことである。フィルタは、濾過媒体の細孔内に固体が埋め込まれるために機能しなくなる傾向がある。これらの状況において長期間の運転が必要とされるため、フィルタの交換や逆洗のためのシステム（および場合によってはプラント全体）の停止は不便で、コストがかかる可能性がある。液体、固体、および気体を含有する懸濁液から固体を分離する必要があるフィッシャー・トロプシュ法などのプロセスでは、定期的にバックフラッシュしなければならない濾過装置が必要となり、その結果、プロセスの中断により著しい損失を招き得る。そのようなプロセスに関して開示された濾過システムが、例えば、米国特許第５，５９９，８４９号、第５，８４４，００６号、第７，３７８，４５２号、第７，４８８，７６０号、第８，０２２，１０９号および第８，７７８，１９３号に開示されており、それぞれの開示の内容は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【０００７】
また、一部のフィルタシステムは、フィルタウェブまたはフィルタファブリックを主濾過媒体として外周部の周囲に用い、すなわち、濾過プロセスがフィルタウェブまたはフィルタファブリック上で行われるようにしている。米国特許第４，４７３，４７２号および米国特許第６，０４１，９４４号は、周囲を取り囲むウェブまたはファブリックを利用する例を示す。しかしながら、そのような設計でもやはり閉塞が起こりやすく、取り替え頻度が高くなってしまう。更に、周囲を取り囲むフィルタウェブまたはフィルタファブリックは、典型的には、フィルタ要素（またはバンドル）の周囲に配置されるため、フィルタ要素の表面積は効果的に利用されない。
【０００８】
フィルタ媒体および構造の設計を変更することによって、フィルタ要素の機械的強度を維持または向上させながら、濾過細孔の閉塞が回避される可能性がある。
【発明の概要】
【０００９】
本開示の一態様は、閉鎖されたチューブ表面を有する第１の直径の中心支持チューブと、中心支持チューブを取り囲む複数の濾過チューブとを含む濾過要素を提供することである。濾過チューブはそれぞれ、中心支持チューブの第１の直径よりも小さい第２の直径を有する。濾過チューブはそれぞれ壁を有し、壁は、流体から固体を濾過するための濾過チューブの表面の周囲に少なくとも部分的に延在する細孔を有する。細孔はそれぞれ、濾過チューブの壁の厚みを貫通して延在し、濾過チューブ壁の厚みを貫通する円錐形を有する。細孔は、中心支持チューブの閉鎖されたチューブ表面に対して外向きに面する。
【００１０】
別の態様は、濾過アセンブリを提供する。アセンブリは、第２の濾過要素に接続された第１の濾過要素を少なくとも含む。第１の濾過要素と第２の濾過要素はそれぞれ、閉鎖されたチューブ表面を有する第１の直径の中心支持チューブと、中心支持チューブを取り囲む複数の濾過チューブとを含む。濾過チューブはそれぞれ中心支持チューブの第１の直径よりも小さい第２の直径を有する。第１および第２の濾過要素それぞれの濾過チューブはそれぞれ壁を有し、壁は、流体から固体を濾過するための濾過チューブの表面の周囲の少なくとも途中まで延在する穴部を有する。穴部はそれぞれ、濾過チューブの壁の厚みを貫通して延在し、濾過チューブ壁の厚みを貫通する円錐形を有する。濾過チューブそれぞれの穴部は、各濾過要素内の中心支持チューブの閉鎖されたチューブ表面に対して外向きに面している。コネクタが、第１濾過要素を第２濾過要素に接続する。
【００１１】
本発明の他の特徴および利点が、以下の詳細な説明、添付図面、および添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示の特徴は、次のような添付の図面に関連して構成された以下の「詳細な説明」から明確になるであろう。
【００１３】
【図１】本開示のある実施形態による濾過アセンブリの側面図である。
【００１４】
【図２】ある実施形態による図１の濾過アセンブリのためのアセンブリ用濾過要素の各チューブの概略上面図である。
【００１５】
【図３】ある実施の形態による図２の各チューブの詳細図である。
【００１６】
【図４】図２の各チューブの４−４線に沿った断面図である。
【００１７】
【図５】ある実施形態による、コネクタにより一方の端部において接続された、図１の濾過アセンブリの一部である、中心支持チューブを取り囲む各濾過チューブのバンドルの上面図である。
【００１８】
【図６】図５のバンドルの第１側（上部）におけるコネクタの一部側断面図である。
【００１９】
【図７】ある実施形態による、バンドルの端部に設けられた、図１の濾過アセンブリのヘッドキャップの上面図である。
【００２０】
【図８】バンドルの第１側（上部）におけるヘッドキャップの一部側断面図である。
【００２１】
【図９】ある実施形態による濾過チューブで用いられる設計における濾過用の細孔または穴部を有するシートである。
【００２２】
【図１０】ある実施形態による濾過チューブで用いられる設計における濾過用の、図９と同様の細孔または穴部を有するチューブである。
【００２３】
【図１１】図１０のチューブにおける細孔または穴部の詳細図である。
【００２４】
【図１２】別の実施形態による濾過チューブで用いられる設計における濾過用の細孔または穴部を有するシートである。
【００２５】
【図１３】ある実施形態による濾過チューブで用いられる設計における濾過用の、図１２と同様の細孔または穴部を有するチューブである。
【００２６】
【図１４】図１３のチューブにおける細孔または穴部の詳細図である。
【００２７】
【図１５】更に別の実施形態による濾過チューブで用いられる設計における濾過用の細孔または穴部を有するシートである。
【００２８】
【図１６】図１５のチューブにおける細孔または穴部の詳細図である。
【００２９】
【図１７】ある実施形態による図１の濾過アセンブリにおいて用いられる各濾過チューブの壁厚にわたる細孔または穴部の断面図である。
【００３０】
【図１８】ある実施形態による、入口配管システムおよび出口配管システムが接続された、図１に示されたような濾過アセンブリの使用方法を示す。
【００３１】
【図１９】別の実施形態による、出口配管システムが接続された、図１に示されたような濾過アセンブリの使用方法を示す。
【００３２】
【図２０】ある実施形態による、入口配管システムおよび出口配管システムが接続された、図１に示されたような濾過アセンブリの逆洗方法を示す。
【００３３】
【図２１】別の実施形態による、出口配管システムが接続された、図１に示されたような濾過アセンブリの逆洗方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本明細書では、本開示の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態が開示される。開示されている（各）実施形態は、本開示の例示に過ぎない。本開示の範囲は、開示されている（各）実施形態に限定されない。本開示は、添付されている請求の範囲によって規定される。
【００３５】
記載されている（各）実施形態、および本明細書における「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的実施形態」などへの言及は、記載されている（各）実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいことを意味するが、必ずしも全ての実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含まなくてもよい。更に、そのような文言は、必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではない。また、特定の特徴、構造、または特性が、ある実施形態に関連して記載されている場合、１つ以上の他の実施形態に関連してそのような特徴、構造、または特性に影響をもたらすことは、そのことが明示的に記載されているかどうかに拘わらず、当業者の知識の範囲内であることが理解される。
【００３６】
本明細書において開示されるのは、例えば、複数の穴部を同時に、または個別に、手動またはレーザ穿孔装置を用いて穿孔することによって、形成または機械加工された細孔または穴部を有する濾過媒体からなる各チューブを含む濾過アセンブリ１００である。穴部の数およびそれらが形成される精度のため、レーザ装置によるような精密穿孔を用いて複数の穴部を同時に形成することが望ましいであろう。一例として、細孔または穴部は、毎秒約５０個から約４００個の穴部、または毎秒約１００個から約３００個の穴部、または毎秒約１５０個から約２５０個の穴部、または毎秒約２００個の穴部の速度で形成されるとよい。この開示の目的のために、「濾液」は濾過されるか、または微細固体粒子（例えば、＜１ｍｍ）をそこから濾過するために濾過アセンブリ１００を通って流れる流体（液体または気体、または更に液体−気体−固体の三相）として定義される。以下に、より詳細に説明されるように、より小さい直径（例えば、２５ｍｍより小さい直径）のより薄い壁を有する各チューブは、典型的には２５ｍｍを超えるより大きい直径を有する従来の各濾過チューブと比較して、機械的強度が制限される。特に、レーザ穿孔を介して各濾過チューブを形成する際、十分な機械的強度を得ながら、費用的に無理のないようコストを制御するために、より小さい（内）径を有するより薄い、例えば、１．５ｍｍ未満の厚みの各チューブを用いてもよい。それでも、上述したように、これらのより小さい直径の、より薄い壁を有する各チューブの機械的強度には限界がある。従って、本明細書では、濾過システムにおいて、このようなより小さい直径の、より小さい壁厚を有する各濾過チューブの実施および使用を可能にするための、チューブバンドルおよび濾過アセンブリ１００が開示される。
【００３７】
図１は、ある実施形態による濾過アセンブリ１００の構造の例示的な側面図を示す。例示を目的として、濾過アセンブリ１００は、２つの接続された濾過要素１０２および１０４を含んでもよい。ただし、互いに対して接続または積層される要素の数はいくつでもよい。更に、破断線１０６によって示されるように、要素１０２および１０４は、より長くてもより短くてもよく、または追加的な積層要素を含んでもよい。要素１０２および１０４はそれぞれ、複数の濾過チューブ４（例示を目的として、図１にはそのうちの２つのみ示されている）に取り囲まれた中心支持チューブ７を含んでもよく、これらの全てを、例えば、コネクタ８を介してバンドルにまとめて互いに固着させてもよい。このような特徴は図２および図３により詳細に見ることができる。使用に際し、各濾過要素の中心支持チューブ７は、縦軸Ａに沿って垂直方向に配置される。各濾過要素の濾過チューブ４もそれぞれ、濾過チューブ４それぞれの中心を通る縦軸が縦軸Ａと概して平行になるように、垂直方向に配置される。より詳細に後述される通り、濾過アセンブリ１００は、濾過システムの配管構成に接続されてもよい（例えば、図１８〜２１を参照）。
【００３８】
各要素１０２および１０４の中心支持チューブ７は、内壁２３および外壁２５を有する閉鎖チューブ表面を備えた中空円筒とすることができ、内壁２３および外壁２５は、それらの間で測定された壁厚Ｔを有する。中心支持チューブ７は、例えば、図３に示すように、内径ｄｓｉ（内壁の内側および内壁に対して測定された）および外径ｄｓｏ（外壁に対して測定された）を有してもよい。中心支持チューブ７の壁圧Ｔは異なってもよい。一実施形態によれば、中心支持チューブの内径ｄｓｉおよび外径ｄｓｏは、およそ５ｍｍ（それを含む）からおよそ４００ｍｍ（それを含む）、またはおよそ１５ｍｍからおよそ３５０ｍｍ、またはおよそ５０ｍｍからおよそ２００ｍｍの間、またはそれらの間の任意の範囲内にあってもよい。
【００３９】
各濾過チューブ４も、内壁２２および外壁２４を含む中空円筒からなっていてもよく、内壁２２および外壁２４は、それらの間で測定された壁厚Ｔ２を有する。各濾過チューブ４は、図３に示される内径ｄｆ（内壁の内側および内壁に対して測定された）および外径（外壁に対して測定された）を有する。各濾過チューブ４の厚みＴ２は異なってもよい。ある実施形態において、濾過チューブ４はそれぞれ、ほぼ同じまたは同じ内径ｄｆを有する。ある実施形態において、各濾過チューブ４はおよそ２５ｍｍ未満の内径ｄｆを有する。一実施形態において、濾過チューブ４それぞれの内径ｄｆは、およそ５ｍｍ（それを含む）からおよそ２０ｍｍ（それを含む）の間の範囲内である。別の実施形態において、各濾過チューブ４の内径ｄｆは、およそ１０ｍｍ未満である。また、前述したように、この内径（例えば、〜５ｍｍから〜２０ｍｍ）の各濾過チューブ４は、（従来のまたは公知の設計によって提供されるように）およそ１．５ｍｍより小さい厚みを有するように設計されてもよい。これは、チューブの厚みが、十分な機械的強度のための一定の厚みを維持しながら、本明細書に開示されるような各濾過チューブ４の形成に用いられるレーザ穿孔操作を可能にするに足る薄さでなければならないからである。ある実施形態によれば、各濾過チューブ４は、およそ１０ミクロン（それを含む）からおよそ１５００ミクロン（それを含む）の壁厚を有する。別の実施形態において、各濾過チューブ４は、およそ１００ミクロン（それを含む）から１０００ミクロン（それを含む）の壁厚を有する。更に別の実施形態おいて、各濾過チューブ４は、およそ１００ミクロン（それを含む）からおよそ５００ミクロン（それを含む）の壁厚Ｔ２を有する。更にまた別の実施形態において、各濾過チューブ４は、およそ１００ミクロン（それを含む）から約３００ミクロン（それを含む）の壁厚Ｔ２を有する。
【００４０】
本明細書に開示されるような、このようなチューブ状の濾過媒体の場合、チューブ壁の厚みを薄くすることにより、濾過媒体の十分な機械的強度を維持しながら濾過穴部を穿孔するコストが低減される。例えば、各濾過チューブ４の壁厚とチューブ内径との比（Ｔ２：ｄｆ）は、約１．５：５（０．３）から約０．０１：２０（０．０００５）、または約０．００５から約０．１、または約０．０１から約０．０５の範囲内であり得る。ある実施形態において、壁厚は、約５０μｍから約２，０００μｍ、または約１００μｍから約１，５００μｍ、または約２００μｍから約１，０００μｍであり得る。別の実施形態において、チューブ４の内径（ｄｆ）は、約１ｍｍから約５０ｍｍ、または約３ｍｍから約３０ｍｍ、または約５ｍｍから約１５ｍｍであり得る。チューブ壁（Ｔ２）の厚みは、チューブ内径はもちろん、ある程度、チューブ壁に形成された穴部のサイズ、穴部の数、穴部間の距離、チューブを製造するのに用いられる材料に依存するであろう。当業者は、本明細書において提供されるガイドラインを用いて、適切な数の穴部、厚み、直径などを有する好適なチューブ４を設計することができるであろう。
【００４１】
更に、濾過チューブ４それぞれの各円筒は、非穿孔（ブラインド）または閉鎖壁部６と、穿孔または開放壁部５とを含む。この開示全体を通して理解されるであろうように、「開放」壁部５は、（液体が開放細孔または穴部を通って移動するように）レーザ穿孔された細孔または穴部を有する、チューブ状壁の一部である。開放壁部５のサイズ、量、または距離は、中心支持チューブ７の寸法および／または濾過チューブ４自体の寸法に基づいて決定されてもよい。具体的には、図３に示すように、各濾過チューブ４は、中心支持チューブ７の周囲に円周方向に配置され、中心支持チューブ７の外壁に隣接および／または接触する。ある実施形態において、各チューブ４は、中心支持チューブ７の外壁に物理的に接触しない。なぜなら、振動によって摩耗が起こり、チューブ壁の完全性を損なう可能性があるからである。この実施形態において、各チューブ４と中心チューブ７の外壁２５との間に、例えば、少なくとも約０．２５ｍｍ、または少なくとも約０．５ｍｍ、または少なくとも約１ｍｍの小さな空間２７がある。図示された実施形態において、各チューブ４は隣接する濾過チューブ４の外壁に隣接および／または接触する。ある実施形態において、各チューブは、上記と同じ理由で、物理的に互いに接触しなくてもよく、むしろ各々のチューブ間に小さな空間がある。例えば、図５は、中心支持チューブ７を取り囲む１０本の濾過チューブ４を含む一実施形態を示し、そこでは、濾過チューブ４はそれぞれ中心支持チューブ７の外壁と接触し、（両側の）２つの隣接する濾過チューブ４の外壁の一部と接触する。従って、レーザ穿孔された穴部を含む濾過チューブ４それぞれの開放壁部５のサイズ（代替的に、閉塞壁部６のサイズ）を測定および決定するために、中心支持チューブ７の中心点（中心縦軸Ａ上に設けられている）から濾過チューブ４の外壁の両側までの角θを測定してもよい。測定された角θに基づき、その後、濾過チューブ４それぞれに穿孔して細孔を形成してもよい。
【００４２】
図３において円Ｃによって実証的に示されているように、（各濾過要素、例えば、１０２および１０４の）濾過チューブ４はそれぞれ支持チューブ７の周囲に配置され、それぞれ中心支持チューブ７の外壁に面する（内向きに面する）ブラインド壁部６を含み、一方、開放壁部５（多孔質壁）は中心支持チューブから離れる方向に面する（外向きに面する）。
【００４３】
ある実施形態によれば、開放壁部５は、濾過チューブのチューブ状表面のおよそ半分（５０％）を覆う。すなわち、細孔または穴部は、チューブ４の周囲のおよそ半分に壁厚Ｔ２を貫通して穿孔される。一実施形態において、各濾過チューブ４の壁は、流体から固体を濾過するために、濾過チューブ４の表面の周囲の少なくとも半分まで延在する細孔または穴部を有してもよい。別の実施形態において、各濾過チューブ４の半分より多く（５０％より多く）、かつおよそ７５％未満に細孔または穴部が含まれる。当業者は、本明細書において提供されるガイドラインを用いて、濾過チューブ４の開放壁部５の範囲を決定することができるであろう。
【００４４】
濾過チューブ４の細孔または穴部は、中心支持チューブ７の閉鎖チューブ表面（すなわち、外壁２５）に対して外向きに面している。すなわち、各チューブ４の閉鎖壁部６は、中心支持チューブ７の閉鎖チューブ表面である外壁２５に隣接して、近位に、および／または接触して配置されてもよく、一方、穿孔または開放壁部５は外向きに面しているか、または中心支持チューブ７の閉鎖チューブ表面に対して遠位に（から離れる方向に）配置される。この構成は、従来の単一のチューブ状濾過要素と比較して、各濾過チューブ４の開放壁部５の表面積の合計によって示される濾過表面積が著しく増加した濾過要素１００を提供する。この構成は、濾過効率を向上させる可能性がある。
【００４５】
ある実施形態において、中心支持チューブ７および濾過チューブ４のそれぞれは、実質的にほぼ同じ長さ（または高さ）Ｌｂを有する（図４の断面を参照）。中心支持チューブ７および各濾過チューブ４の長さは異なってもよい。場合によっては、チューブバンドルの長さＬｂは、濾過アセンブリ１００を実施するために利用可能な空間の量またはサイズに依存してもよい。
【００４６】
全体を通して述べられているように、周囲を取り囲む各濾過チューブ４を備えた中心支持チューブ７のアセンブリは、「チューブバンドル」または「バンドル」と呼ばれる。一実施形態において、図５に示されているように、１０本の濾過チューブ４が中心支持チューブ７の周囲に配置されて各濾過要素１０２、１０４において用いられるバンドルを形成する。より具体的には、図５の１０本の濾過チューブ４のそれぞれは、およそ５ｍｍからおよそ２０ｍｍの間の内径を有し、中心支持チューブ７は、およそ５ｍｍからおよそ４００ｍｍの間の内径を有してもよい。また、濾過チューブ４それぞれの壁厚Ｔ２（従って、開放壁部５の細孔）は、およそ１０ミクロンからおよそ１５００ミクロンの間であってもよい。ただし、各濾過要素のチューブバンドルに含まれるチューブの図示されている数は、限定を意図するものではないことに留意すべきである。すなわち、濾過アセンブリ１００において実施される中心支持チューブ７の寸法（例えば、直径および厚みＴ）に依存して、中心支持チューブ７を取り囲む各濾過チューブ４の数、直径、および厚みは異なってもよい。従って、この開示は本明細書に開示されている各濾過チューブ４の数によって限定されることを意図していない。要素それぞれの更なる詳細および特徴についても以下に説明する。
【００４７】
各濾過チューブ４と中心支持チューブ７とからなるバンドルを接続するために、１つ以上のコネクタ８が設けられる。図６は、各チューブが組み集められたバンドルの第１端（例えば、上部）に設けられた１つのコネクタ８の例を示す側面図である。コネクタ８は、例えば、上述したように、より小さな／より細い各濾過チューブ４が、その穿孔された開放壁部５または表面が中心支持チューブ７に対して外向きに面して配置されるように、少なくともバンドルの周囲の位置決め用に設計される。各コネクタ８は、組み集めによってできたバンドルを接続するだけでなく、隣接するチューブバンドル同士を接続するように設計されてもよい（例えば、周囲を取り囲む各濾過チューブ４を備えた第１の中心支持チューブ７を有する１つのバンドルまたは要素１０２を、周囲を取り囲む濾過チューブ４を備えた第２の中心支持チューブ７を有する別の（垂直にアラインされた）バンドルまたは要素１０４に接続する）。ある実施形態によれば、コネクタ８はプレート３０から形成されてもよい。一実施形態において、図５〜６に示されているように、各コネクタ８のプレート３０は、半径Ｒｈｏ（図５参照）および厚みδｃ１（図６参照）を有する円形または丸いプレートであってもよい。プレート３０は、その外縁において、表面から延びる高さδｓ１−δｃ１およびプレート３０の外縁からの幅ｄｅ１を有する（図６に示すように）段差９を含んでもよい。段差９は、例えば、プレート３０の全縁（例えば、円周）の周囲に、そしてそこから延在する単一の部分であってもよく、または、一部の実施形態においては、プレート３０の縁部の周囲に配置されたいくつかの別個の部分または段差を含んでもよい。段差９が延在する方向は限定されることを意図していない。すなわち、図６は上向き、つまり、プレート３０の上方に延在する段差９を示しているが、段差９がプレート３０の下方に延在する（例えば、反転される）ように配置されてもよいことが理解されるべきである。段差９のそのような位置決めは、例えば、プレート３０の取り付け位置、および段差９と別の部品（例えば、以下に更に説明するヘッドキャップ１１）との接続に依存してもよい。
【００４８】
コネクタ８のプレート３０は、バンドルの端部を固着させるためにバンドルに含まれる各チューブを受ける複数の穴部を更に含む。より具体的には、直径ｄｆの各濾過チューブ４を嵌合させる、または受けるための穴部３２をプレート３０に形成し、外径ｄｓｏの支持チューブ７を嵌合させる、または受けるための穴部３４を形成してもよい。ある実施形態において、各チューブ４、７の全ての端部は、コネクタ８の内平面の高さに埋め込まれ、更に、多数の溶接ゾーン１０（図６に示す）における溶接によって完全密封で固着される。もちろん、プレート３０とチューブバンドルとを固定するための溶接ゾーン１０における溶接の使用は、限定を意図するものではない。プレート３０にバンドルの端部を固定するための他の方法または装置を用いてもよい。
【００４９】
従って、図５および図６には一方の端部しか示されていないが、図１に示すように、同様の構成の別のコネクタ８を用いて、バンドルをその反対側の端部（例えば、底部）またはその付近で固着させてもよいことが理解されるべきである。更に、１つ以上の追加的なコネクタ８をバンドルの中央、または追加的におよび／または代替的に、２つの端部コネクタ８の間の任意の点において用いてもよい。チューブバンドルとともに用いられる各コネクタ８は、バンドルに含まれる各チューブ４、７に固定され（例えば、溶接ゾーンにおける溶接を介して、または他の方法／装置によって）、バンドルの２つの端部の間のバンドルの長さＬｂに沿った任意の点に設けられてもよい。
【００５０】
また、前述のように、例えば、要素１０２および１０４を互いに対して垂直に積層してアラインさせ、溶接ゾーン１０で２つのコネクタ８の段差９を互いに（１つずつ）溶接することによって、いくつかのそのようなバンドルまたは要素１０２、１０４をコネクタを介して互いに接続し、濾過アセンブリ１００を形成することができる。これは、大径濾過チューブ（従来技術において通常用いられる可能性がある）をシミュレートするものである。しかしながら、上記で説明したように、本明細書に記載されている構成によれば、はるかに大きい濾過表面積が得られる。図１の例示的な構成において、例えば、４つのコネクタ８が示されており、それらは、例えば、要素１０２の上部の第１の上部コネクタ８、要素１０２の底部の第１の底部コネクタ８、要素８の底部において第１の底部コネクタ８に接続または溶接される、要素１０４の上部の第２の上部コネクタ８、および要素１０４の底部の第２の底部コネクタ８、である。
【００５１】
図示されているようなコネクタ８の構造としての丸いプレート３０の使用は、限定を意図するものではなく、コネクタ８に関して、他の形状、構成、およびバンドルの各チューブ（中心支持チューブ７および各濾過チューブ４）を接続するように構成された装置を用いてもよいことが理解されるべきである。
【００５２】
コネクタ８に加え、ヘッドキャップ１１を、図１に示すように、濾過アセンブリ１００内のチューブバンドルまたは接続された要素１０２および１０４の両端部（上部および底部）に設けて、接続された要素１０２および１０４の２つの端部を終結させ、また、濾過設備のための配管のニーズに適合させてもよい。例えば、図７および図８は、接続されたチューブバンドル上（例えば、第１の側または端部（例えば、上部）に設けられた）の１つのヘッドキャップ１１の例を示す。同様のヘッドキャップ１１を、接続されたチューブバンドル上の第２の側または端部（例えば、底部）に設けてもよい（図１参照）。各ヘッドキャップ１１は、アセンブリの両端部が封鎖されるようにコネクタ８とのアラインメントおよびフィッテング用に構成されてもよい。ある実施形態によれば、ヘッドキャップ１１はプレート３６から形成されてもよい。一実施形態において、図７〜８に示されているように、プレート３６は、コネクタ８のプレート３０の半径Ｒｈｏと実質的にほぼ同じ半径を有する円形または丸いプレートである。プレート３６は、厚みδｓ２を有する（図８を参照）。プレート３６は、その外縁において、表面から延びる高さδｓ２−δｃ２およびプレート３６の外縁からの幅ｄｅ２を有する（図８に示すように）段差２９を含んでもよい。段差２９は、例えば、プレート３６の全縁（例えば、円周）の周囲に、そしてそこから延在する単一の部分であってもよく、または、一部の実施形態においては、プレート３６の縁部の周囲に配置されたいくつかの別個の部分または段差を含んでもよい。
【００５３】
段差２９が延在する方向は限定されることを意図していない。すなわち、図８は上向き、つまり、プレート３６の上方に延在する段差２９を示しているが、段差２９がプレート３６の下方に延在する（例えば、反転される）ように配置されてもよいことが理解されるべきである。段差２９のそのような位置決めは、プレート３６の、例えば、コネクタ８に対する取り付け位置、および段差２９と別の部品（例えば、コネクタ８）との接続に依存してもよい。より具体的には、図１に示されているように、コネクタ８の段差９を、アセンブリ１００の両端部を封鎖するためのヘッドキャップ１１の段差２９とアラインさせてもよい。例えば、図１に示されているようなある実施形態において、各ヘッドキャップ１１は、溶接ゾーン１０での溶接を介してコネクタ８に接続されてもよい。具体的には、上部ヘッドキャップ１１は要素１０２の上部の第１の上部コネクタ８に接続／溶接され、底部ヘッドキャップ１１は要素１０４の底部の第２の底部コネクタ８に接続／溶接される。ただし、他の方法または装置を用いてもよい。
【００５４】
隣接するコネクタ８および／またはヘッドキャップ１１が組み集められる時、例えば、図１に代表的に示されているように、それらの対応付けられた構造体の間に自由空間１３または１４が形成されてもよい。すなわち、図１に示されているような実施形態によれば、濾過アセンブリ１００の上部および底部におけるヘッドキャップ１１とコネクタ８との間に自由空間１３が設けられる。自由空間１４もまた、チューブバンドルを接続するためにバンドルの両端部の間に（例えば、バンドルの実質的に中央に）設けられた２つの隣接するコネクタ８の間に設けられる。空間１３および１４は、コネクタ８およびヘッドキャップ１１上の段差９および／または２９のアラインメントおよび接続を介して形成される。
【００５５】
ヘッドキャップ１１のプレート３６は、コンジットチューブ１２を受けるための開口３８を更に含んでもよい。コンジットチューブ１２は、チューブバンドルに対して固着させる（例えば、溶接ゾーン１０での溶接を介して）ための、開口３８への挿入および埋め込み用に構成することができる。コンジットチューブ１２は、例えば、濾過システムの一部であってもよく、濾過アセンブリ１００の上端部および底端部の一方または両方に設けられてもよい。コンジットチューブ１２は、長さはもちろん、外径および内径を有する。コンジットチューブ１２の内径および／または外径は、例えば、中心支持チューブ７の各径と実質的にほぼ同じであってもよい。中心支持チューブ７は、例えば、コンジットチューブ１２とアラインされるような寸法で形成されてもよい。また、ヘッドキャップ１１の開口３８のサイズまたは寸法は、コンジットチューブ１２のサイズまたは寸法に対応してもよい。例えば、開口３８は、コンジットチューブ１２がヘッドキャップ１１のプレート３６の開口３８に圧入または挿入されるように、コンジットチューブ１２の外径の直径（または半径）に実質的に対応する、例えば、多少それより大きい直径（または半径）を有してもよい。ある実施形態において、コンジットチューブ１２の端部が、ヘッドキャップ１１の内平面の高さに埋め込まれる（図１に示されている）。要望に応じて、コンジットチューブ１２を溶接ゾーン１０での溶接を介してヘッドキャップ１１に固定してもよい。プレート３８とコンジットチューブ１２とを固定するための溶接ゾーン１０における溶接の使用は、限定を意図するものではない。プレート３８にコンジットチューブ１２の端部を固定するための他の方法または装置を用いてもよい。
【００５６】
任意のタイプの金属、合金、プラスチック、セラミック、および／または繊維を用いて、一実施形態による各濾過チューブ４および／または中心支持チューブ７および／またはコンジットチューブ１２を形成してもよい。また、各濾過チューブ４は、レーザ穿孔された細孔または穴部を有するチューブ状または平坦なシート部分から形成されてもよい。濾過チューブ４それぞれのミクロ細孔または穴部の設計、配置、および構成は限定されない。
【００５７】
ある実施形態において、各濾過チューブ４のミクロ細孔または穴部は、互いに対してパターンまたはアレイで配置されてもよい。図９は、隣接する穴部間の距離を等しくした空間上（例えば、各濾過チューブ４の開放壁部５上）に三角形状フォーマットで均一に分布させた細孔４４または穴部を有するシート４０の例を示す。すなわち、図９の設計は、ある実施形態による各濾過チューブ４において用いるための、例えば、比較的三角形状のパターンまたはポルカドットパターンでの細孔の配置の例である。濾過チューブ４は、シート４０に穿孔されたほぼ丸いまたは円形の細孔４４（個別に穿孔されるか、または複数の穴部を同時に、好ましくは、レーザで穿孔することを可能にする制御された技術を用いて穿孔された）を設けることによって製造されてもよく、シート４０はチューブ４２に形成されてもよい。別の実施形態において、ミクロ細孔４４または穴部は、直接チューブ上にレーザ穿孔されてもよい。図１０は、ある実施形態による濾過チューブ状チューブ４において用いられる設計における濾過用のレーザ穿孔ミクロ細孔４４または穴部（図９のものと同様）を有する例示的なチューブ４２を示す。図１１により詳細に示すように、レーザ穿孔された細孔４４または穴部はそれぞれ、濾過チューブ４の外面２４上に、サイズまたは直径φの開口４６を有してもよい。細孔４４の開口４６はそれぞれ、実質的に三角形状様式で、他の細孔４４に対して距離ｄをおいて設けられてもよい。当業者には理解されるであろうように、細孔４４の直径および形状は、シート４０またはチューブ４２の縦方向または横方向の長さに沿って変化してもよい。例えば、濾過されるべき粒子の密度および／またはサイズがアセンブリの底部付近でより大きいと判断される場合、濾過アセンブリ１００（図１参照）の上部の細孔の直径は、濾過アセンブリの下部の細孔より小さくてもよく、またそれとは異なった形状であってもよい。レーザ穿孔技術における当業者は、本明細書において提供されるガイドラインを用いて、任意の好適な方法で細孔４４を構成するようにレーザ穿孔装置を構成することができるであろう。
【００５８】
別の実施形態において、図１２〜１４に示されているように、ミクロ細孔４４または穴部は、互いに対して実質的に線状パターンで配置されてもよい。図１２は、経度線または緯度線のいずれかにおける穴部間の距離を等しくした空間上（例えば、各濾過チューブ４の開放壁部５上）に線状または矩形状フォーマットで均一に分布させた細孔４４または穴部を有するシート４８の例を示す。すなわち、図１２の設計は、ある実施形態による各濾過チューブ４において用いるための、例えば、比較的矩形状のパターンでの細孔の配置の例である。濾過チューブ４は、シート４８に穿孔されたほぼ丸いまたは円形の細孔４４（個別に穿孔されるか、または複数の穴部を同時に、好ましくは、レーザで穿孔することを可能にする制御された技術を用いて穿孔された）を設けることによって製造されてもよく、シート４８はチューブ５０に形成されてもよい。
【００５９】
別の実施形態において、ミクロ細孔４４または穴部は、直接チューブ上にレーザ穿孔されてもよい。図１３は、ある実施形態による濾過チューブ状チューブ４において用いられる設計における濾過用のレーザ穿孔ミクロ細孔４４または穴部（図１２のものと同様）を有する例示的なチューブ５０を示す。図１４により詳細に示すように、レーザ穿孔された細孔４４または穴部は、濾過チューブ４の外面２４上に、サイズまたは直径φの開口４６を有する。細孔４４の開口４６はそれぞれ、実質的に線状または矩形状様式で、他の細孔４４に対して距離ｄをおいて設けられる。上記のように、細孔４４の直径および形状は、シート４８またはチューブ５０の縦方向または横方向の長さに沿って変化してもよい。
【００６０】
更に別の実施形態において、各濾過チューブ４のミクロ細孔または穴部は、例えば、図１５および図１６に示されているように、（実質的に丸いまたは円形の細孔４４の代わりに）幅δｐを有する矩形の細孔４５であってもよい。図１５は、ある実施形態による各濾過チューブ４で用いられる、例えば、比較的線状または矩形状のパターンで配置された矩形の細孔４５または穴部を有するシート５２の一例を示す。濾過チューブ４は、シート５２に穿孔されたほぼ矩形の細孔４５および４７（個別に穿孔されるか、または複数の穴部を同時に、好ましくは、レーザで穿孔することを可能にする制御された技術を用いて穿孔された）を含んでもよく、シート５２はチューブに形成されてもよい。別の実施形態において、ミクロ細孔４５および４７または穴部は、直接チューブ（不図示）上にレーザ穿孔されてもよい。図１６により詳細に示すように、２種類のサイズのレーザ穿孔された細孔４５および４７が、ある実施形態による各濾過チューブ４の外面２４上での使用のために設けられる。細孔４５および４７はそれぞれ、濾過チューブ４の外面２４上に（各々）開口４９および５１を有する。第１矩形細孔４５は長さＬ１の開口４９を有し、第２矩形細孔４７は長さＬ２の開口を有する。ある実施形態によれば、長さＬ１＞長さＬ２であり、結果として、より短い矩形細孔４７に対してより長い矩形細孔４５が得られる。ただし、一部の実施形態において、各濾過チューブ４において用いられる矩形細孔の全てがほぼ同じ長さを有することが想定される。
【００６１】
図１５に見られるように、交互に並べた第１矩形細孔４５の列と第２矩形細孔４７の列をシート５２の表面に設け、各濾過チューブ４の一部として用いてもよい。開口４９および５１はそれぞれ、同じ列の隣接する開口に対して平行になるようにアラインされてもよい。ある実施形態によれば、矩形細孔４５および４７の各開口４９および５１は、ほぼ同じサイズまたは幅δｐを有する。各列において、細孔４５および４７（の開口４９および５１）は、別の平行な隣接する細孔に対して距離ｄ１をおいて設けられる（図１６参照）。図１６にも示されているように、細孔４５の列は、細孔４７の列に対して距離ｄ２をおいて設けられてもよい。
【００６２】
図１５および図１６に示されるような矩形細孔４５および４７の使用は、細孔のサイズ、最適化のための空隙空間の長さ、および機械的強度のより優れた制御を可能にし、それによって細孔間のブリッジ部分がより強くなると同時に、より大きな濾過のための空隙空間が得られる可能性がある。
【００６３】
図９〜１６のパターンまたは設計のそれぞれは、各濾過チューブ４に用いられる場合に、より大きな空隙空間と高い機械的強度との両方を考慮して結果をもたらす各濾過チューブ４の設計例である。図９〜１６の細孔の描写は説明を目的として誇張されており、本開示によって意図される各濾過チューブ４上の細孔の正確なサイズまたは配置を示すことを意図していないことが理解されるべきである。
【００６４】
更に、図示された各実施形態は、（中心支持チューブ７から離れる方向に外向きに面している）開放壁部５の領域または部分上の細孔または穴部を実質的に均一であるように示しているが、各図に示されているような、穴部の分布および穿孔についてのそのような均一性または一貫性は、限定を意図するものではないことに留意すべきである。例えば、濾過チューブ４のおよそ半分（５０％）を覆う開放壁部５を設けながら、細孔または穴部の各列または設計の間またはその周囲に、より小さな閉鎖壁部を設けてもよい。
【００６５】
また、各シートまたはチューブ内またはその上の細孔または穴部の位置決めは、接続領域または溶接連結部の位置に基づいてもよい。一実施形態において、例えば、各シートの端部を折り曲げてチューブを形成し、縦方向に互いに溶接してもよい。濾過要素の一部として組み集められた場合の各チューブにおける縦方向溶接連結部の位置は、例えば、中心支持チューブ７の外壁２５に隣接または向かい合っていてもよい。従って、細孔または穴部は、チューブおよび濾過要素が接続され、組み集められた時、細孔が中心支持チューブ７に対して外向きに面するように、シート（またはチューブ）の中心領域に穿孔されてもよい。
【００６６】
ある実施形態によれば、各濾過チューブ４の細孔または穴部はそれぞれレーザ穿孔され、それぞれ約０．２５μｍから約１，０００μｍ、または約０．７５μｍから約５００μｍ、または約１μｍから約２５０μｍミクロン（これを含む）の直径を有し、濾過アセンブリ１００を通って濾過された濾液から＜１ｍｍ（およそ）の微細固体粒子を分離するように構成され得る。細孔の最小サイズは、穿孔能力、濾過されるべき流体、およびシート（またはチューブ）を製造するのに用いられる材料に基づいて決定され得る。ある実施形態において、最小細孔サイズの開口は約１μｍである。穴部開口有効範囲率または穴部空隙率は、２〜５ミクロンの微細孔については少なくとも１％であり、１０〜２５０ミクロンの細孔については最大２５％の空隙率である。穴部空隙率は、シートの全表面積に基づく穴部開口面積の割合とすることができる。
【００６７】
ある実施形態による各濾過チューブ４の細孔のサイズ、形状、構成、および／または配置に対し、明示的に示されていない細孔または穴部の他のサイズ、形状、構成、および／または配置を有する、本明細書において（例えば、図９〜１６において）例示的に示された細孔は、濾過チューブ４の壁を貫通する厚みδを有する。図１７は、濾過チューブ４の開放壁部５の細孔の例示的な断面図を示す。図示されているように、各細孔の厚みδは壁の外面２４から壁の内面２２まで延在する。従って、各細孔の厚みδは濾過チューブ４の厚みＴ２に等しい。すなわち、各濾過チューブ４の各細孔の厚みδは、およそ１．５ｍｍより小さくてもよい。ある実施形態によれば、各濾過チューブ４の各細孔の厚みδは、およそ１０ミクロン（これを含む）からおよそ１５００ミクロン（これを含む）であり得る。別の実施形態において、各細孔の厚みδはおよそ１００ミクロン（これを含む）から１０００ミクロン（これを含む）である。更に別の実施形態において、各濾過チューブ４の各細孔の厚みδはおよそ１００ミクロン（これを含む）からおよそ５００ミクロン（これを含む）である。更にまた別の実施形態において、各濾過チューブ４の各細孔の厚みδはおよそ１００ミクロン（これを含む）からおよそ３００ミクロン（これを含む）である。
【００６８】
例示のみを目的として、図１７において細孔は細孔４４と表示される。ただし、上述したように、図１７に示されている細孔は任意のサイズ、形状、構成、および／または配置のものであってもよい。図示されているように、細孔４４の開口４６は、外面２４上に設けられてもよい。また、細孔４４それぞれの直径φは、その反対側の端部、または内面２２上に設けられた開口５４に向かって減少する。すなわち、細孔４４はそれぞれ、好ましくは、円錐または円錐曲線体形状である。側壁の角度によって示されるように、円錐度は、より大きな開口４６の直径とより小さな開口５４の直径との比、すなわちφ：φ２として表すことができる。この比は、濾過チューブ４の縦方向または垂直長さに沿って変化してもよい。本明細書において細孔サイズに言及する場合、その値は直径５４、または各開口のうちのより小さいものを表す。細孔サイズは、シート（またはチューブ）を製造するのに用いられる材料はもちろん、とりわけ、濾過されるべき材料、穿孔能力に基づき、上記のごとく決定することができる。細孔サイズが決定されれば、穿孔装置能力および用いられる材料の強度に基づいて円錐度を決定することができる。開口４６は、装置の構造的完全性に悪影響を及ぼすほど大きくすることはできない。ある実施形態において、円錐度（φ：φ２）は、約１：１から約４：１、または約１．４：１から約３：１、または約１．５：１から約２：１である。本明細書において提供されているガイドラインを用いて、当業者は、適切な円錐度を有する好適な濾過装置を製造することができるであろう。
【００６９】
このような構成（厚み方向に円錐曲線体であって、一方側（例えば、濾液用入口側）により大きな開口４６または口部を有し、他方側（例えば、濾液用出口側）により小さな開口５４を有して所望または制御されたサイズを有する）は、各濾過チューブを通って濾過中の濾液内の固体の捕捉を可能にし、より効率的なバックフラッシングを可能にする。
【００７０】
あらゆる種類の産業用の具体的な濾過要件を満たすために、複数の濾過バンドルおよび要素１０２、１０４などを組み集めることができる。前述したように、濾過プロセスは、濾液を細孔／穴部のより大きな口部からより小さな開口に内向きに流し、一方、逆洗中、流体が逆方向（外向き）に流れて濾過媒体の再生（清浄化または洗浄）中に穴部に埋め込まれた粒子またはケークを除去するように設計される。
【００７１】
例えば、これらの要素１０２および１０４は、濾過システムの配管構成に接続するためのアセンブリ１００として組み集められてもよく、その例が図１８および図１９に示されている。一実施形態において、例えば、濾過アセンブリ１００の両端部は、図１８に示すように、コンジットチューブ１２を介し、二方向バルブ１５、１６を通じてパイプ１７、１８に接続されてもよい。別の実施形態において、濾過アセンブリ１００は、一方の端部（例えば、底部）またはコンジットチューブ１２が二方向バルブ１６を通じてパイプ１８に接続される。
【００７２】
濾過中、濾過アセンブリ１００は、濾液１９が、図１８および図１９に矢印で示されているように、各濾過チューブ４の細孔または穴部のより大きな開口４６からより小さな開口５４へと内向きに圧力で強制的に流される環境において、垂直に配置され得る。濾液１９は、各濾過チューブ４内に中心支持チューブ７に向かって水平に供給され得る。図の描写において、（上部）濾過要素１０２の各濾過チューブ４に供給される任意の液体または濾液は、接続されたコネクタ８の自由空間１４に向かって下向きに（例えば、重力を介して）供給される。この液体または濾液は、自由空間１４に流れ込み、それによって（底部）濾過要素１０４の各濾過チューブ４および／または中心支持チューブ７を通って下向きに流れてもよい。こうして固体が両要素の小さな各濾過チューブ４に集められる。これらの固体は、同様に（要素１０４の）中心支持チューブ７に集められてもよい。例えば、固体粒子は、フィルタケークとして各フィルタチューブの外側面上に堆積する可能性がある。濾液１９は、その後、フィルタアセンブリ１００の底部から排出される。より具体的には、図１８の構成において、バルブ１５が閉鎖され、バルブ１６が開放されている。図１９の構成において、バルブ１６が開放され、濾過要素１０２および１０４の内部空間内に強制的に導入された濾液が、両実施形態において洗浄および清浄化される。要素１０２の上側部分内の清浄化された流体２０は、各濾過チューブ４の内部空間を通って中央のコネクタ空間１４に流れ落ち、更に各濾過チューブ４および中心支持チューブ７の両方を通って流れ落ち、要素１０４の下側部分内の清浄化された流体に合流し、最後にコネクタ８と連結ヘッドキャップ１１との間の自由空間１３を通り、最終的に、濾過アセンブリ１００の底部のコンジットチューブ１２に流れ、そこから、清浄化された流体２０が開放されたバルブ１６を通ってパイプライン１８に導入される。
【００７３】
濾過期間後、清浄なフラッシング流体（液体または気体）は、濾過アセンブリ１００の両端部のコンジットチューブ１２を接続するパイプを通って濾過アセンブリ１００内に圧入、またはバックフラッシュさせることができる。図２０および図２１に示すバックフラッシング段階中、高圧清浄フラッシング流体２１は、バルブ１５（図２０）をコンジットチューブに対して開放することによってパイプから導入される。フラッシング流体２１の圧力は、濾過されるべき流体（または濾液）の環境における圧力より高くてもよい。図２０および図２１に矢印によって示されるように、フラッシング流体２１は、中心支持チューブ７および各濾過チューブ４を通って要素１０２および１０４の内部空間全体に均一に分布される。より具体的には、図２０の構成において、フラッシング流体２１は、バルブ１５を清浄フラッシング流体源に対して開放することによって、パイプ１７を介して濾過アセンブリ１００の上部の上部コンジットチューブ１２に導入される。フラッシング流体２１は、コンジットチューブ１２を通って上部の自由空間１３に下向きに供給され、要素１０２および１０４の各濾過チューブ４および中心支持チューブ７ならびにコネクタ８およびヘッドキャップ１１の他の自由空間１４および１３を通って下向きに供給される（矢印を参照）。図２１において、フラッシング流体２１は、バルブ１６を清浄フラッシング流体源に対して開放することによって、パイプ１８を介して濾過アセンブリ１００の底部の底部コンジットチューブ１２に導入される。フラッシング流体２１は、コンジットチューブ１２を通って底部の自由空間１３に上向きに供給され、要素１０２および１０４の各濾過チューブ４および中心支持チューブ７ならびにコネクタ８およびヘッドキャップ１１の他の自由空間１４および１３を通って上向きに供給される（矢印を参照）。両実施形態において、フラッシング流体２１は、各濾過チューブ４内に強制的に導入されて多孔質壁を外向きに通過し、フィルタ要素の外側または外面２４からフィルタケークを除去する。より具体的には、導入されたフラッシング流体２１は、図２０および図２１の両方において、要素の内部空間全体に流れ込み、圧力を上昇させることになる。フラッシング流体２１によって、要素内部の圧力が濾過環境（図１８および図１９に示すような）のものに比べて高くなり、この高圧のために、フラッシング流体２１が多孔質濾過面および濾過段階中に形成されたケークがあれば、それを強制的に押圧する結果、濾過面５上の細孔を通過するフラッシング流体２１によってケークが除去され、濾過要素のこのような清浄化がもたらされる。この事象（バックフラッシングに関して）における構造の利点は、中心支持チューブ７が、フラッシング流体を要素の導入端部から他端部に素早く移動させるためのチャネルを提供することである。これにより、要素に沿ってより均一な圧力分布が得られ、全ての濾過面により優れた清浄効果がもたらされることになる。
【００７４】
従って、開示されている設計は、チューブ状濾過要素の逆洗用構造に改善をもたらすものである。更に、このような組み集められた複数の濾過要素１０２、１０４などが、反応器などの大型容器（例えば、濾過アセンブリ１００）において用いられる場合、各要素のうちの半分を濾過段階で動作させ、残りの要素を逆洗段階で動作させるように各要素を配置することができる。これは、一部の反応器において熱および質量移動に影響を及ぼす可能性のある、容器内の流体力学上の濾過／逆洗の影響を最小限にするためである。更に、チューブバンドルを形成するのに用いられる本発明の媒体は、各フィルタチューブ４について、従来の焼結剛性メッシュまたはフィルタウェブよりもはるかに高い機械的強度および高い穴部開口有効範囲率を有する。
【００７５】
本明細書に記載されている濾過アセンブリは、フィルタケークが回収されることが意図されていないか、または長期間後にのみ回収される工業プロセスにおいて特に有用であり得る。例えば、本明細書に記載されている濾過アセンブリは、ある期間にわたって最終的に排気される（または消費される）が、長期間再利用される固体触媒粒子の使用を含む工業プロセスにおいて特に有用であり得る。本明細書に記載されている濾過アセンブリが有用である好ましい工業プロセスは、一酸化炭素のような気体を液体炭化水素に転化させるための触媒の使用を含むフィッシャー・トロプシュ法である。そのようなプロセスは、例えば、米国特許第５，５９９，８４９号、第５，８４４，００６号、第７，３７８，４５２号、第７，４８８，７６０号、第８，０２２，１０９号、および第８，７７８，１９３号に開示されている。これらそれぞれの開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【００７６】
本システムおよび方法を詳細に説明したが、前述の説明が、その趣旨または範囲を限定することを意図するものではないことが理解されるべきである。本明細書において説明された本開示の各実施形態は例示に過ぎず、当業者であれば、本開示の趣旨および範囲から逸脱せずに任意の変形や変更をなすことができることが理解されるであろう。上記で考察したものを含む全てのそのような変形および変更は、本開示の範囲内に含まれることが意図される。保護が望まれる内容を以下の特許請求の範囲に示す。
【図１】
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【図２−４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９−１４】
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【図１５−１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年10月18日(2017.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直径を有し、閉鎖チューブ表面を有する中心支持チューブと、
前記中心支持チューブを円周方向に取り囲み、それぞれが前記中心支持チューブの前記第１の直径より小さい第２の直径を有する複数の濾過チューブと、を備え、
前記濾過チューブがそれぞれ壁を含み、前記壁が閉鎖壁部と開放壁部とを含み、前記開放壁部が濾過により液体から固体を取り除くための前記濾過チューブの表面の周囲の少なくとも半分まで延在する細孔を有し、前記細孔がそれぞれ前記濾過チューブの前記壁の厚みを貫通して延在するとともに円錐形を有し、
前記閉鎖壁部が内向きに面して前記中心支持チューブの前記閉鎖チューブ表面に隣接し、前記開放壁部およびその細孔が前記中心支持チューブの前記閉鎖チューブ表面に対して外向きに面するように、前記濾過チューブがそれぞれ前記中心支持チューブの周囲に配置される、濾過要素。
【請求項２】
各濾過チューブの前記細孔が約０．２５μｍから約１，０００μｍの間の直径を有する、請求項１に記載の要素。
【請求項３】
前記濾過チューブがそれぞれ約１ｍｍから約５０ｍｍの間の内径を有する、請求項１に記載の要素。
【請求項４】
前記濾過チューブがそれぞれ約５０μｍから約２，０００μｍの間の壁厚を有する、請求項３に記載の要素。
【請求項５】
前記濾過チューブがそれぞれ約１００μｍから約１，５００μｍの間の壁厚を有する、請求項４に記載の要素。
【請求項６】
前記濾過チューブがそれぞれ約２００μｍから約１，０００μｍの間の壁厚を有する、請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記中心支持チューブが約５ｍｍから約４００ｍｍの間の内径を有する、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項８】
少なくとも、第２の濾過要素に接続された第１の濾過要素と、
前記第１の濾過要素を前記第２の濾過要素に接続するコネクタと、
を備え、
前記第１の濾過要素および前記第２の濾過要素がそれぞれ請求項１に記載の濾過要素を備える、濾過アセンブリ。
【請求項９】
前記第１の濾過要素および前記第２の濾過要素が互いに対して垂直に積層されている、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
各濾過チューブの前記穴部が約０．２５μｍから約１，０００μｍの間の直径を有する、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記濾過チューブがそれぞれ約１ｍｍから約５０ｍｍの間の内径を有する、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記濾過チューブがそれぞれ約５０μｍから約２，０００μｍの間の壁厚を有する、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記濾過チューブがそれぞれ約１００μｍから約１，５００μｍの間の壁厚を有する、請求項１２に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記濾過チューブがそれぞれ約２００μｍからおよそ１，０００μｍの間の壁厚を有する、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記中心支持チューブが約５ｍｍから約４００ｍｍの間の内径を有する、請求項１１に記載のアセンブリ。
【国際調査報告】
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